『生物学家』单细胞生物竟具备“高智商”行为！搁置百年的生物学大发现被证实( 二 ) 生物学家

大获成功的 “兼职” 项目
就像原本生活在一个完全适宜居住的水坑里的生物一样，突然出现的粉末刺激让 Gunawardena 感到不太舒服，于是他决定追踪 1967 年的那项研究。
结果令他惊讶的是，他发现那些后来重复 Jennings 实验的研究者，由于无法找到 S. roeselii ，便使用了另一种不同的物种 Stentor couleus ，而这种单细胞生物它更喜欢四处漂浮，而不是主动吸附食物。
Gunawardena 认为，他们没能重现实验结果也就不足为奇了。于是，他试图准确地复制 Jennings 当年的实验。但作为管理着一所专注于分子信息处理医学实验室的数学家，他发现很难说服身边人。
“我一直在我的实验室小组会议上提出这个想法，说它告诉我们一些关于单细胞的能力。我们不再以这种方式思考细胞是如何工作的，不出所料，没有人感兴趣。这是古老的历史，这是描述性的生物学，所有这些年轻、聪明的学生都不愿接触的东西。 ”Gunawardena 说。
大约八年前，一名本科实习生 Joseph Dexter 也被这个想法所吸引，后来他成为 Gunawardena 的博士生，现在是英国达特茅斯大学 Neukom 计算科学研究所的研究员。 Gunawardena 的坚持，最终让 Dexter 的同事、现为英国剑桥大学研究组组长的 Sudhakaran Prabakaran 对这一发现也产生了兴趣。
由于无法抑制的好奇心和历史感，在没有正式资助的情况下，他们三人开始了一个历时数年的副业项目。
Dexter 和 Prabakaran 设计并进行了实验，他们的第一个挑战是找到 S. roeselii 。他们到处寻找，甚至跑到当地的池塘里搜寻。最终，他们在英国找到了一家供应商，这家供应商从一个高尔夫球场的池塘采购生物，然后把它们运到大西洋对岸。
研究小组建立了一个实验装置，装备了视频显微镜和微定位系统，以准确地传送刺激物到 S. roeselii 的 “嘴巴” 附近。他们最初使用胭脂红粉，但几乎没有反应，经过反复试验，发现微型塑料珠是有效的。
令他们高兴的是，这三人成功地再现了 Jennings 百年前曾经描述过的所有行为。
但是，他们并没有看到 Jennings 所记录的熟练有序的行为层次。相反，这些实验对象之间似乎存在着相当大的差异，一个样本在收缩前可能会弯曲和改变其纤毛，另一个样本可能只会反复收缩，而另一个则会交替弯曲和收缩。
为了进一步探究现象背后的原因，这三个人依靠他们作为定量生物学家的核心专业知识，开发了一种方法，将他们看到的不同行为编码成一系列符号，然后使用统计分析来寻找规律。
肉眼观察的失败，却意外通过这三个人的数学知识获得了发现，分析显示，这些单细胞生物确实存在一个行为递进策略。当面对刺激物时， S. roeselii 通常会同时弯曲和改变它的纤毛。如果刺激持续，它就会收缩或挣脱，然后游走。后一种行为几乎总是发生在前一种行为之后，而且这些生物在没有首先收缩的情况下从不挣脱，这表明了存在一种优先级的行为顺序。
图 | 面对刺激物， S. roeselii 首先会弯下身子，改变纤毛的跳动，将微粒用口腔驱逐（来源：Dexter et al 2019）
图 | 如果弯曲和纤毛改变不够， S. roeselii 将收缩，挣脱和游走（来源：Dexter et al 2019）
“它们先做简单的事情，但如果你继续刺激，它们 “决定” 尝试其他事情。 S. roeselii 没有大脑，但似乎有某种机制，实际上，一旦感觉刺激持续太久就会让它‘改变主意’ 。 ”Gunawardena 说， “这种层次结构给人一种形象的感觉，让人感觉这个单细胞生物内部正在进行某种相对复杂的决策计算，权衡执行一种行为与执行另一种行为哪个更好。 ”
新的发现
通过成功地重复 Jennings 的实验，并对 S. roeselii 的行为能力进行新的定量观察，研究小组希望它已经解决了历史上关于 Jennings 发现的准确性的困惑。